三通管注塑模具設(shè)計(jì)
三通管注塑模具設(shè)計(jì),三通,注塑,模具設(shè)計(jì)
三通管件的模具設(shè)計(jì)及優(yōu)化
摘要
本次研究的對(duì)象是三通管件的注射成型過(guò)程。通過(guò)分析實(shí)物塑件，可以精確地繪制出它的二維和三維圖。然后根據(jù)材料特性,塑件的幾何特征確定了分型面。查閱相關(guān)專業(yè)書(shū)籍，設(shè)計(jì)出澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)和側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)以及滑塊和導(dǎo)滑槽，還對(duì)成型零件中的定模，定模型腔，動(dòng)模，鑲件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、加熱和冷卻等進(jìn)行了計(jì)算，最后對(duì)注塑機(jī)進(jìn)行校核。通過(guò)研究，確定了本塑件的注塑過(guò)程采用PE材料，一模兩腔，側(cè)澆口以及滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)介紹了中等復(fù)雜程度注射模具的設(shè)計(jì)過(guò)程，并在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上再對(duì)模具設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),提高了模具設(shè)計(jì)的質(zhì)量，縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間。
關(guān)鍵詞：注射成型；分型面；澆注系統(tǒng)；脫模機(jī)構(gòu)；側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。
Mold Design and Optimization of Tee Fitting
Abstract
The object of this study is the injection molding process of three-way pipe fitting. By analyzing the real plastic parts, the two-dimensional and three-dimensional drawings can be drawn accurately. Then the parting surface was determined according to the material characteristics and the geometric characteristics of the plastic parts. Consult relevant professional books, design the pouring system, demoulding mechanism and side core-pulling mechanism as well as the slider and guide chute, also on the molding parts in the mold, mold cavity, moving mold, inserts carried out the design, heating and cooling calculation, and finally check the injection molding machine. Through research, it is confirmed that the injection molding process of this plastic part adopts PE material, one mold and two cavities, side gate and slide side core-pulling mechanism. This design introduces the design process of injection mold with medium complexity, and on the basis of analyzing data, the mold design is optimized and improved, which improves the quality of mold design and shortens the design time.
Key Words: Injection molding；Parting surface；Gating system；Demoulding mechanism；The side core-pulling mechanism
II
目 錄
1 緒 論 4
1.1概述 4
1.2塑料模具發(fā)展的現(xiàn)狀 5
1.3本文主要研究?jī)?nèi)容 6
2 塑件工藝分析 8
2.1塑件結(jié)構(gòu)分析 8
2.2 塑件材料分析 8
3 擬定成型方案 9
3.1分型面的選擇 9
3.2型腔數(shù)目的確定及布置 11
3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12
3.4 模具材料的選擇 13
3.5注射成型設(shè)備的選擇 13
3.6抽芯裝置形式的確定 16
4 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17
4.1 油缸分型機(jī)構(gòu) 17
4.2油缸型號(hào)選擇 18
5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
5.1模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu) 19
5.2推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向 20
6 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
6.1 推出機(jī)構(gòu) 22
6.2拉料機(jī)構(gòu) 23
7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24
7.1冷卻系統(tǒng) 24
7.2排氣機(jī)構(gòu) 25
8 模架選用 26
8.1模板及組合精度 26
8.2選取模架 26
9 模具總體結(jié)構(gòu) 27
9.1模具裝配圖 27
9.2 開(kāi)合模動(dòng)作 28
10 總結(jié) 29
致 謝 30
參考文獻(xiàn) 31
1 緒 論
1.1概述
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是通過(guò)控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國(guó)際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量，效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。振興和發(fā)展我國(guó)的模具工業(yè)，正日益受到人們的關(guān)注。
模具工業(yè)既是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組成部分，又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要領(lǐng)域。模具在機(jī)械，電子，輕工，汽車，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，日益成為使用最廣泛的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60％~90％的產(chǎn)品的零件，組件和部件的生產(chǎn)加工。
作為工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)中重要的組成部件，模具充當(dāng)著工業(yè)體系中工藝配置重要的環(huán)節(jié)，其形狀能夠使原材料成型。由于模具成形具有質(zhì)量好、產(chǎn)量高、節(jié)約成本等特點(diǎn)，現(xiàn)已在化工、輕工業(yè)產(chǎn)品等組成，并落實(shí)了工業(yè)化生產(chǎn)的廣泛應(yīng)用。有資料顯示，我國(guó)目前以模具制作的電器配件、設(shè)備儀器、飛機(jī)元件等機(jī)電產(chǎn)品約為百分之七十范疇。而電視機(jī)、電風(fēng)扇、空調(diào)等工業(yè)產(chǎn)品元件數(shù)目已經(jīng)達(dá)到了百分之八十以上。此外，經(jīng)由手表、洗衣機(jī)、自行車領(lǐng)域的輕工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)基本形成了成熟的體系，超出了百分之八十五區(qū)間[1]。
伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系的不斷壯大，大眾對(duì)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)注度日漸加深，經(jīng)由工業(yè)產(chǎn)品推廣、生產(chǎn)等方面帶動(dòng)下，工業(yè)產(chǎn)品從數(shù)目、類型、質(zhì)量、款式方面都有所提升。為了達(dá)到大眾需求，滿足社會(huì)科研發(fā)展的水平，現(xiàn)階段，全球范圍內(nèi)多個(gè)國(guó)家針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了規(guī)范化管理，其中之于模具技術(shù)的重視力度得以體現(xiàn)，人們開(kāi)始了解到，模具制作是工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的有利要素，同時(shí)如何提升模具制作工藝，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的提高，成為了當(dāng)前企業(yè)乃至研發(fā)人員聚焦的熱點(diǎn)。探索模具制作工藝，了解模具技術(shù)制造水平，是二十一世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)化領(lǐng)域重大的開(kāi)拓指標(biāo)。舉個(gè)例子，在日本，模具被作為推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的原動(dòng)力，而德國(guó)地區(qū)，將模具作為加工業(yè)的地位提升至帝王層面。羅馬尼亞更是將模具喻為黃金。由此我們可以獲悉到，工業(yè)水平的迅猛發(fā)展，模具工業(yè)的推動(dòng)性因素不能忽視[2]。
現(xiàn)階段，我國(guó)在工業(yè)模具化發(fā)展的層次逐步跟上了其他領(lǐng)先國(guó)家。較快的模具產(chǎn)業(yè)壯大，模具架構(gòu)的基本形成，滿足了社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系的需求。模具行業(yè)結(jié)構(gòu)主要體現(xiàn)為較高的精密性、復(fù)雜性、長(zhǎng)壽特征及大型特征。其中具備著較高的檔次，且藉由模具標(biāo)準(zhǔn)件的帶動(dòng)，深化了普通產(chǎn)品的推出。市場(chǎng)上塑料模具與壓鑄模具的比例較高，增長(zhǎng)速度也最快；而專業(yè)模具廠商的增加，也進(jìn)一步提升了模具企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益；當(dāng)前采取股份制改造方式進(jìn)行的模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，成為了各個(gè)地區(qū)重要的推行手段。為了調(diào)試以珠江三角洲及長(zhǎng)三角地區(qū)為主體的東南沿海地區(qū)的工業(yè)發(fā)展形勢(shì)，并充分融合發(fā)展趨勢(shì)相對(duì)落后的西北地區(qū)的經(jīng)營(yíng)，就需要兩廂結(jié)合借鑒，給予彼此以有利的改進(jìn)方案。在我國(guó)，模具產(chǎn)業(yè)發(fā)展得最為迅速的是廣東省與浙江省兩個(gè)地區(qū)，廣東與浙江地區(qū)的模具產(chǎn)值高居我國(guó)同行業(yè)的前茅。
1.2塑料模具發(fā)展的現(xiàn)狀
盡管我國(guó)模具工業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，部分模具已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但無(wú)論是數(shù)量還是質(zhì)量仍滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需要，每年仍需進(jìn)口10多億美元的各類大型，精密，復(fù)雜模具。與發(fā)達(dá)國(guó)家的模具工業(yè)相比，在模具技術(shù)上仍有不小的差距。因此我們要認(rèn)識(shí)到模具工業(yè)對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要性。
模具主要類型有：沖模，鍛摸，塑料模，壓鑄模，粉末冶金模，玻璃模，橡膠模，陶瓷模等。塑料模是塑料成型的工藝裝備。塑料模約占模具總數(shù)的35％，而且有繼續(xù)上升的趨勢(shì)。塑料模主要包括壓塑模，擠塑模，注射模，此外還有擠出成型模，泡沫塑料的發(fā)泡成型模，低發(fā)泡注射成型模，吹塑模等。本次論文是塑料注塑模具的設(shè)計(jì)。
2009年，中國(guó)制造業(yè)積極發(fā)展，基于這種發(fā)展形勢(shì)，我國(guó)國(guó)務(wù)院出臺(tái)了一部關(guān)于裝備制造業(yè)的振興規(guī)則，其中明確將裝備制造水平及模具技藝作為重要的發(fā)展主體。
隨著時(shí)間推移，我國(guó)模具工業(yè)前景顯露出前所未有的發(fā)展高度，其主要呈現(xiàn)出持續(xù)緊密性的、大型復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)；其次是以骨干企業(yè)為主導(dǎo)的行業(yè)隊(duì)伍逐步擴(kuò)張，充分發(fā)揮著主體價(jià)值。三是將會(huì)有更多的企業(yè)越來(lái)越重視創(chuàng)新、品牌、專利、高新技術(shù)等。
在中國(guó)，較為有名的模具城共計(jì)有三十個(gè)左右，模具集群發(fā)展得到良好的推動(dòng)。這些模具城的落成基本形成了一定的規(guī)模。我們可以通過(guò)模具城的分布狀況來(lái)掌握當(dāng)前我國(guó)在模具產(chǎn)業(yè)的地區(qū)結(jié)構(gòu)。此外，還能夠有效結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈需求，以減少成本輸出為依據(jù)，掌握集群經(jīng)營(yíng)的界限，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力提供支持。打造中國(guó)式市場(chǎng)品牌。
在國(guó)外，一些技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家在模具制造業(yè)的發(fā)展形勢(shì)開(kāi)始往標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、高效性、制造用時(shí)短及通用化方向推進(jìn)。以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為設(shè)計(jì)構(gòu)思的方式成為主要運(yùn)營(yíng)方式。為了滿足模具制造領(lǐng)域的基本需求，模具市場(chǎng)開(kāi)始注重起模具原材料及設(shè)計(jì)樣圖的質(zhì)量。對(duì)模具原材料的品種、精細(xì)化、制品化要求有所提升。伴隨模具制造業(yè)條件日漸苛刻，針對(duì)模具成品質(zhì)量的指標(biāo)不斷增高，從而要求模具行業(yè)的技術(shù)體制必須往高水平提高。為了滿足這個(gè)目的，國(guó)外一些研究團(tuán)隊(duì)借助電爐與爐外工藝制純技術(shù)來(lái)進(jìn)行模具鋼構(gòu)，并以大截面的模塊及鋼材進(jìn)行真空處理。一些純凈度要求高的模具鋼，被廣泛應(yīng)用于制造環(huán)節(jié)，以調(diào)動(dòng)模具成品的精純度、致密性等，降低偏析。所以，模具鋼的水平得以充分體現(xiàn)。現(xiàn)階段市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)日漸激烈，全球化經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，一方面給予大眾發(fā)展的舞臺(tái)，一方面也致使模具產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式趨向集中化，以多個(gè)企業(yè)為主體的跨度合作，跨國(guó)交流模式成為了社會(huì)運(yùn)營(yíng)趨勢(shì)。為了更好的迎接市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，帶動(dòng)企業(yè)發(fā)展，就必須形成高品質(zhì)的制造工藝與設(shè)計(jì)出合理性的科研方案。
宏觀立場(chǎng)上解析，國(guó)內(nèi)在模具沖壓領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)得到前所未有的發(fā)展。針對(duì)一些大型的沖壓模具形勢(shì)，其已經(jīng)抬升至一定的高度，能夠?yàn)橐恍┬⌒娃I車及配套零件提供良好的依托。2～3μm的精度，3億次左右的壽命，多工位的級(jí)進(jìn)模具，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)很多家企業(yè)具備這樣的生產(chǎn)能力。表面粗糙度達(dá)到Ra<1μm的精密沖壓模具，精密沖壓模具和中厚板精密沖壓模具，在大的尺寸（Φ>300mm）方面，國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平已經(jīng)很高了。在國(guó)家的正確引導(dǎo)下，通過(guò)漫長(zhǎng)的一段探索時(shí)期，我國(guó)在模具系統(tǒng)中的成果已經(jīng)獲得了全面的提升，制造水平及設(shè)計(jì)能力得以深化，許多現(xiàn)代生產(chǎn)設(shè)計(jì)企業(yè)制造技術(shù)在信息軟件虛擬技術(shù)方面，已經(jīng)在很多的模具企業(yè)得到很好的應(yīng)用。
1.3本文主要研究?jī)?nèi)容
本文首先對(duì)注塑模具的普遍成型方法進(jìn)行了認(rèn)真地學(xué)習(xí)與研究，然后根據(jù)已知塑件的實(shí)際情況并結(jié)合理論展開(kāi)了三通管件塑料注射模具設(shè)計(jì)工作。
1．研究目的
本次論文研究的目的是三通管件注塑模具設(shè)計(jì)。通過(guò)研究，掌握塑料注射模具的設(shè)計(jì)流程。對(duì)于較為復(fù)雜的注塑零件，能夠正確合理的確定模具結(jié)構(gòu)型式以及側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
2．課題研究的意義
塑料是當(dāng)前社會(huì)人類工藝制造用量最大的材料，其體積及參量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了鋼鐵的數(shù)目。在我國(guó)，塑料工業(yè)的發(fā)展形勢(shì)不可估量，塑料產(chǎn)品的應(yīng)用漸漸成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主體之一，而塑料制品及模具設(shè)計(jì)也成為了塑料市場(chǎng)的重要組成部分，受到研發(fā)機(jī)構(gòu)的關(guān)注。
3.研究的主要內(nèi)容
首先塑件注射成型工藝分析含有塑料成型性和流動(dòng)性分析、厚度分析、塑料的成型收縮；其次是模具設(shè)計(jì)分為型腔數(shù)量確定與配置、分型面設(shè)計(jì)、脫模斜度設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（主流道、分流道、澆口形狀、冷料穴設(shè)計(jì)）、頂出及抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、排氣方式；再次為選擇注射機(jī)根據(jù)理論注射量、鎖模力、模板外形尺寸、模架尺寸等參數(shù)選擇、零部件設(shè)計(jì)：
（1）首先對(duì)工藝分析與注射模零部件進(jìn)行分析。把握塑料成型工藝，熟悉塑料制件的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
（2）進(jìn)行工藝參數(shù)校核與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如何選擇最佳的工藝參數(shù)，結(jié)合流變學(xué)設(shè)計(jì)，得到符合工藝要求的澆注系統(tǒng)。
（3）利用傳熱學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)模具的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,分析模塊冷卻效果，優(yōu)化冷卻回路的設(shè)置，結(jié)合系統(tǒng)冷卻程式的設(shè)置特性，并切實(shí)融入優(yōu)質(zhì)的冷卻程式，有助于整體生產(chǎn)需求的指標(biāo)。
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2 塑件工藝分析
2.1塑件結(jié)構(gòu)分析
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所提供的所需注塑的參考為塑件實(shí)體，其三維圖如下圖所示
圖2.1 塑件三維圖
塑件結(jié)構(gòu)分析：塑件主體部分是三通管件，在塑件一端是外螺紋接頭，另兩端是快插直通。整體長(zhǎng)248mm,內(nèi)徑110mm，壁厚6mm。塑件有三通接口，因此需要設(shè)計(jì)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。
2.2 塑件材料分析
PE塑料即聚乙烯塑料，具有耐腐蝕性，電絕緣性(尤其高頻絕緣性)，低壓聚乙烯適于制作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙烯適于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯適于制作減震，耐磨及傳動(dòng)零件。其性能如下：
1.結(jié)晶料，吸濕小，不須充分干燥，流動(dòng)性極好，流動(dòng)性對(duì)壓力敏感，成型時(shí)宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度快，保壓充分.不宜用直接澆口，以防收縮不均，內(nèi)應(yīng)力增大.注意選擇澆口位置，防止產(chǎn)生縮孔和變形.
2.收縮范圍和收縮值大，方向性明顯，易變形翹曲.冷卻速度宜慢，模具設(shè)冷料穴，并有冷卻系統(tǒng).
⒊加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)發(fā)生分解，灼傷.
⒋軟質(zhì)塑件有較淺的側(cè)凹槽時(shí)，可強(qiáng)行脫模.
⒌可能發(fā)生融體破裂，不宜與有機(jī)溶劑接觸，以防開(kāi)裂.
3 擬定成型方案
3.1分型面的選擇
進(jìn)行分型面設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)分型面進(jìn)行適宜的選擇是相當(dāng)有必要的。分型面的選擇直接影響到塑件是否能夠正常脫?；蛘咧圃?，同時(shí)也影響到成本輸出。通常情況下，分型面的選擇基本依循一個(gè)定理，就是保障塑件的整體質(zhì)量，有助于后續(xù)塑件脫模需求，并縮減模具結(jié)構(gòu)；分型面受到塑件的成型影響，其從澆注過(guò)程到塑件架構(gòu)階段就長(zhǎng)久存在于機(jī)構(gòu)區(qū)間之內(nèi)。為了確保分型準(zhǔn)確性與精確度，就需要在模具制造過(guò)程中，選擇適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行，避免發(fā)生問(wèn)題。為了確保分型準(zhǔn)確性與精確度，模具的工藝過(guò)程須滿足以下十條要求[37]；
1..基于塑件界面尺寸最大的區(qū)間之上，分型面位置方可進(jìn)行安設(shè)，從而達(dá)到脫模及加工的便捷性需求。當(dāng)定下分型方向后，分型面選在塑件外形最大輪廓處，不然塑件無(wú)法形腔脫出。
2.有助于確保塑件的外觀質(zhì)量。
3.有助于確保塑件尺寸精確度。
4.出于塑件使用需求來(lái)看，在注射塑件過(guò)程中，要考慮到工藝缺失因素，所以如一些澆口痕跡及脫模斜度等均需要進(jìn)行避免。
5.分型面的選擇應(yīng)有利于脫模。
6.分型面的選擇應(yīng)有利于防止溢料。
7.分型面的選擇需要給予側(cè)向分型與抽芯。
8.盡量將塑件留在動(dòng)模一側(cè)，有助于設(shè)置與制造簡(jiǎn)單方便的脫模機(jī)構(gòu)。
9.應(yīng)當(dāng)選取有助于排氣的分型面。
10.進(jìn)行分型面選擇時(shí)，應(yīng)盡量減小由于脫模斜度造成塑件的大小端尺寸差。
綜合以上條件分析得如圖所標(biāo)的面作為分型面。
圖3.1 維分型面
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3.2型腔數(shù)目的確定及布置
所謂的型腔實(shí)質(zhì)上就是模具中塑件的空腔，一般這個(gè)空腔的塑件是負(fù)形的，除卻一些具體的尺寸之外，其他都和塑件完全吻合，僅僅將凹、凸模放在相反區(qū)間。其凹入的部分稱之為凹模，而凸出的部分稱之為型芯，或者凸模。出于注射機(jī)與模具生產(chǎn)力配套的需求，為了更好的提升生產(chǎn)效益與經(jīng)濟(jì)性，需要確保塑件的精確度，達(dá)到整體設(shè)計(jì)定型的目的。
型腔的數(shù)目可根據(jù)模型的大小情況而定。設(shè)計(jì)的這類型腔塑件對(duì)設(shè)計(jì)精度要求不高，從而就歸屬于低精確度的塑件區(qū)間，同時(shí)根據(jù)塑件的大小，能夠應(yīng)用一模兩腔的方式進(jìn)行架構(gòu)。
一般來(lái)說(shuō)，精度要求高的小型塑件和大中型塑件優(yōu)先采用一模一腔的結(jié)構(gòu)，對(duì)于精度要求不高的小型塑件，形狀簡(jiǎn)單，又大批量生產(chǎn)時(shí)，則采用多型腔模具可使生產(chǎn)率提高。
型腔數(shù)量確定以后，便進(jìn)行型腔的排布。型腔的排布及模具尺寸、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的平衡以及溫度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以上這些問(wèn)題又與分型面及澆口的位置選擇有關(guān)，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要進(jìn)行必要的調(diào)整，以達(dá)到比較完善的設(shè)計(jì)。
在型腔數(shù)目的確定時(shí)主要考慮以下幾個(gè)有關(guān)因素：
a.塑件的分型面的選擇
b.塑件的尺寸精度；
c.模具制造成本；
d.注塑成型的生產(chǎn)效益；
e.模具制造難度。腔數(shù)越多，難度越大。
首先考慮到在上節(jié)確定的塑件分型面方案，聯(lián)系塑件實(shí)際，決定在方案中的水平分型的機(jī)構(gòu)初步采取兩板模，可以較好地解決表面是凹凸外觀的成型和脫模。由于塑件本身體積較大且又采取兩板模的分型機(jī)構(gòu)，故認(rèn)為采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)較為合理。
然后，本次設(shè)計(jì)結(jié)合該塑件制品的生產(chǎn)總量，確定一個(gè)經(jīng)濟(jì)的型腔數(shù)量，其計(jì)算如下：
A=ty/3600+anc/m （3.1）
式中：m：制品的生產(chǎn)總量/個(gè) 本設(shè)計(jì)為20萬(wàn)件
A：成型每個(gè)制品所需費(fèi)用，元/個(gè)
n：型腔數(shù)量，個(gè)
t：成型周期，秒
y：成型費(fèi)用，元/時(shí)
c：?jiǎn)蝹€(gè)型腔模具制作費(fèi)，元/個(gè)
a：多個(gè)型腔模具制作費(fèi)遞減率，%
anc：模具費(fèi)用，元
假設(shè)型腔數(shù)量計(jì)算進(jìn)行比較，求出A為最小值時(shí)的型腔數(shù)量，即為經(jīng)濟(jì)數(shù)量。因?yàn)樗芗淖⑺芰亢腕w積較大，由上式可知，要想A為最小，只要anc為最小，n取2。
綜合起來(lái)本模具采用一模兩腔，既滿足塑件要求，又能提高生產(chǎn)效率。
3.3澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
澆注系統(tǒng)依賴模具中的注射噴嘴到型腔間的進(jìn)料通道進(jìn)行流動(dòng)。它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充過(guò)程中，把擠壓力傳送到型腔的不同部件當(dāng)中，不管從表面還是尺寸上看，使得該類塑件都呈現(xiàn)出穩(wěn)定性。澆注系統(tǒng)的型腔規(guī)劃需要按照設(shè)計(jì)方向，其關(guān)系到成型的塑件質(zhì)量。而理想化的澆注系統(tǒng)應(yīng)該是：在充模階段，能夠使熔料以盡可能低的表觀粘度、較快的速度、平穩(wěn)的流動(dòng)充滿整個(gè)型腔，即快速充模、平穩(wěn)有序；在保壓階段，能夠使壓力充分傳遞到型腔內(nèi)的各個(gè)位置，即壓力傳遞充分，均勻；在定型階段，能夠通過(guò)澆口的適時(shí)凝固來(lái)控制補(bǔ)料時(shí)間，防止熔料倒流，即適時(shí)凝固；在開(kāi)模階段，能夠使塑件和料把很方便的分開(kāi)，減少后工序的操作難度，即便于分離。
一般澆注系統(tǒng)與熱流道澆注系統(tǒng)組成澆注系統(tǒng)，此模具采取了一般澆注系統(tǒng)，由主流道、分流道、澆口以及冷料穴四區(qū)間組成。
澆注系統(tǒng)的大小不光對(duì)塑件結(jié)構(gòu)、尺寸、性能等有所影響，同時(shí)對(duì)其內(nèi)部質(zhì)量等的妨礙性也相對(duì)之高，同時(shí)由于采用的塑料利用率和成型率等因素，導(dǎo)致塑件成型后還將受到各種因素的牽扯。所以在澆注系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃時(shí)一般需要藉由下列幾個(gè)要求進(jìn)行：
1.掌握塑件成型的性能特征以及了解塑料熔體流動(dòng)性。
2.澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于良好的排氣。
3.減少熔體的流程及塑料耗量。
4.避免塑件變形和防止型芯變形。
5.確保塑件外觀及其質(zhì)量，提供良好的修葺方式。
6.應(yīng)當(dāng)結(jié)合型腔布局需求，進(jìn)行適當(dāng)?shù)目剂俊?
7.要求熱量及壓力損失最小。
3.4 模具材料的選擇
模具材料的性能要求主要體現(xiàn)在硬度，強(qiáng)度，塑性和韌性上。表征鋼的抗變形和接觸應(yīng)力的硬度，硬度和強(qiáng)度之間的關(guān)系以及鋼的成分和組成之間的關(guān)系； 強(qiáng)度是鋼的使用過(guò)程中對(duì)塑性變形和斷裂的抵抗力，并且對(duì)于模具而言，整個(gè)表面或部分鋼在使用期間抗拉力和壓縮力，彎曲力，扭力或綜合力的能力；模具鋼的可塑性差，尤其是冷沖壓模具鋼，很容易發(fā)生脆斷，一般采用斷后伸長(zhǎng)率和端面收縮率兩個(gè)指來(lái)衡量模具鋼塑性好壞；韌性是模具鋼的一種重要指標(biāo)，韌性是指材料在沖壓載荷作用下抵抗破壞的性能，韌性越高，材料脆斷的概率越低，熱疲勞度強(qiáng)度也越高。
本次模具設(shè)計(jì)選用的部分模具材料如下表所示。
表3.2 模具零件材料表
序號(hào)
名稱
材料
1
模坯
45
2
型腔
P20
3
型芯
P20
4
澆口套
45
5
定位環(huán)
T8A
6
支撐柱
45
7
限位塊
45
8
內(nèi)六角螺釘
35CrMo
8
垃圾釘
45
9
推桿
SKH51
10
導(dǎo)柱
GCr15
11
導(dǎo)套
GCr15
12
復(fù)位桿
4Gr5MoSiV1
13
O型圈
橡膠
14
喉塞
黃銅
15
快速水接頭
黃銅
3.5注射成型設(shè)備的選擇
3.5.1 注射機(jī)為塑料注射成型所用的主要設(shè)備。按其外形可分為立式注射機(jī)、臥式注射機(jī)、角式注射機(jī)。
（1）立式注射機(jī)
立式注射機(jī)的定模板與注射裝置設(shè)置在設(shè)備上部區(qū)間，同時(shí)其將推出機(jī)件、動(dòng)模板與鎖模裝置設(shè)置在了設(shè)備下部區(qū)間。立式注射機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)在于其占用面積較少，裝卸便捷，安裝嵌件及活動(dòng)型芯片穩(wěn)定，不足之處就是操控性不高，僅僅局限于較少的注射場(chǎng)合。
（2）臥式注射機(jī)
臥式注射機(jī)的定模板與注射設(shè)備安設(shè)在設(shè)備的一邊，其動(dòng)模板與鎖模裝置和推出機(jī)件在設(shè)備的另一端。這種裝設(shè)方式較為普遍，也是主要的設(shè)置形態(tài)。該注射機(jī)最大的優(yōu)勢(shì)在于機(jī)體較矮、便于操作，且制件推出后可以自動(dòng)落下，有助于自控化需求，但不足的地方就是空間占用高，模具安裝較為復(fù)雜。
（3）角式注射機(jī)
角式注射機(jī)的裝置方式為立式布置方式，以頂出機(jī)構(gòu)、動(dòng)模板、定模板及鎖模構(gòu)成，按臥式排列，兩個(gè)互成直角。這種注射機(jī)適用于不留有澆口痕跡的塑件，只適用于小注射量的場(chǎng)合，注射量通常在20-45g間。不足之處在于加料較為困難，嵌件或活動(dòng)型芯安放不便。
3.5.2 按照注射機(jī)的運(yùn)行進(jìn)程，可以大致將注射機(jī)劃分為下列幾個(gè)部分。
（1）注射裝置
實(shí)質(zhì)上，不難了解到的是，注射裝置的設(shè)立為了使固態(tài)狀態(tài)下的塑料顆粒能夠均勻的塑化呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，同時(shí)能夠有效的將塑料融入到閉合型腔之中。進(jìn)行注射時(shí)，還包括料筒、加熱器、計(jì)量?jī)x器及螺桿等部件裝置。
（2）鎖模裝置
安設(shè)鎖模的效用具體有這幾個(gè)方面，一個(gè)是為了達(dá)到模具開(kāi)閉需求，其次是成型階段，需要提供足夠的緊密力度，最后一個(gè)是開(kāi)模過(guò)程中，需要推出模內(nèi)的制件。鎖模裝置也能夠采用機(jī)械式，或者是以液壓式或液壓機(jī)械聯(lián)合式進(jìn)行應(yīng)用。推出機(jī)構(gòu)既有機(jī)械式，也有液壓式，相對(duì)而言，液壓式既有單點(diǎn)推出，也能夠多點(diǎn)推出。
3.5.3 液壓傳動(dòng)和電器控制
電器控制及液壓傳動(dòng)作為注射成型階段的工藝指標(biāo)，可以說(shuō)具備了高穩(wěn)定性的速度、時(shí)間、適宜的溫度、動(dòng)作程序等設(shè)置環(huán)節(jié)。液壓轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)器件發(fā)展的有利部件，是整個(gè)電器控制系統(tǒng)的主要操控組成，其可以承托著器件開(kāi)啟閉合，同時(shí)能夠進(jìn)行注射機(jī)退出等操控。
采取適宜的措施以得到良好的塑料熔體，作為注射成型工藝的關(guān)注重點(diǎn)，注射成型需要經(jīng)過(guò)良好的冷卻定型過(guò)程，為了滿足定型需求，在塑料定型過(guò)程中，工藝條件通常需要選取質(zhì)量較高的素材。此外溫度的冷卻時(shí)間、壓力機(jī)運(yùn)行區(qū)間等都是影響塑化成型的關(guān)鍵因素。為了提升對(duì)于各個(gè)參數(shù)的控制精度，本文選取臥式注射機(jī)采用液壓傳動(dòng)和電器控制注射的方式[25]。
3.5.4注射機(jī)的參數(shù)如下：
注塑機(jī)成型機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)的一種工裝設(shè)備，用于塑料注射成型。采取適當(dāng)措施，獲得良好的塑料熔體，作為注射成型工藝的關(guān)注重點(diǎn)，根據(jù)它的形狀，它可分為立式注塑機(jī)、臥式注塑機(jī)和角式注射機(jī)。注射成型需要經(jīng)過(guò)良好的冷卻定型過(guò)程，為了滿足定型需求，在塑料定型過(guò)程中，工藝條件通常需要選取質(zhì)量較高的素材。此外溫度的冷卻時(shí)間、壓力機(jī)運(yùn)行區(qū)間等都是影響塑化成型的關(guān)鍵因素。為了提升對(duì)于各個(gè)參數(shù)的控制精度，本文選取臥式注射機(jī)采用液壓傳動(dòng)和電器控制注射的方式。
選用注射機(jī)時(shí)根據(jù)注射機(jī)公稱注射量GB選擇注射機(jī)，初選SZ-2500/500注塑機(jī)，其具體參數(shù)如下表所示：
表3.3 注塑機(jī)參數(shù)表
名稱
參數(shù)
理論注射容量/cm3
2500
螺桿直徑/mm
90
注射壓力/MPa
150
鎖模力/KN
5000
拉桿內(nèi)間距/mm×mm
900×830
移模行程/mm
850
最大模具厚度/mm
750
最小模具厚度/mm
400
噴嘴球頭半徑/mm
16
噴嘴孔直徑/ mm
3
3.5.5 注塑機(jī)最大注射量校核
因?yàn)樽⑺艹尚蜋C(jī)在注射成型制件時(shí)熔融塑膠會(huì)有一定損耗，所以，需要計(jì)算整個(gè)澆注系統(tǒng)的體積質(zhì)量，結(jié)合一定的損耗比（一般為澆注系統(tǒng)的0.2~0.8）來(lái)選擇符合要求的注塑成型設(shè)備。
根據(jù)對(duì)產(chǎn)品的三維尺寸進(jìn)行分析計(jì)算，得到單個(gè)產(chǎn)品的體積約為648cm3，由此可以看出該注塑機(jī)的注射量2500cm3遠(yuǎn)大于成型產(chǎn)品所需要的注射量，完全符合要求。
3.5.6 鎖模力校核
塑料制件在注射成型時(shí)，需要一定的壓力來(lái)使熔融塑膠快速射入型腔之中，而且在注射完成之后還需要一定壓力來(lái)保壓以減小產(chǎn)品的翹曲變形。
鎖模力校核：
（3-20）
式中 Pm——注射壓力，取Pm=70MPa；
As——塑件處于分型面的投射數(shù)值，取As=4.368×103mm2；
Aj——澆注系統(tǒng)處于分型面上的投射數(shù)值，取Aj=54.86mm2；
n——塑料材料系數(shù)，這里取n=0.7；
計(jì)算得需要鎖模力為1400kN，而注塑機(jī)額定鎖模力為5000kN，由此可知鎖模力符合要求。
3.5.7 安裝尺寸校核
所選模架類型CI 4070-200×220×180 GB/T 12555--2006，就是所謂的大水口兩板模具。本次設(shè)計(jì)的模具尺寸是450×700×671（mm），可以根據(jù)選擇的注塑機(jī)參數(shù)表得到該型號(hào)注塑機(jī)的模具容納量是400~750mm，可以滿足要求。注塑機(jī)的拉桿之間的距離是900×830mm，是能夠安裝該模具的；該模具開(kāi)模（前后模分型）120mm，選擇注塑機(jī)開(kāi)模行程650mm，能夠有效保證模具前后模分型；頂出行程經(jīng)過(guò)比較模具與注塑機(jī)參數(shù)也看出符合生產(chǎn)要求。
3.6抽芯裝置形式的確定
根據(jù)選取的分型面方案，參照?qǐng)D3.1，對(duì)于水平方向的分型采用兩板模機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)可以有效合理地解決三通的成型與脫模。對(duì)于塑件三通內(nèi)部的側(cè)抽芯，由于考慮到抽芯距離較長(zhǎng)，為110mm，故選取液壓油缸抽芯機(jī)構(gòu)。
對(duì)于側(cè)向分型，本次設(shè)計(jì)采用液壓油缸結(jié)構(gòu)來(lái)完成。由于模具是一模兩腔，零件側(cè)向抽芯是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，兩個(gè)個(gè)方向都要抽芯，所以油缸要做兩個(gè)。其中油缸的三維圖如下：
圖3.2油缸三維圖
4 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1 油缸分型機(jī)構(gòu)
由于本塑件為油缸抽芯,因此其結(jié)構(gòu)如下圖所示:
圖4.1油缸
本塑件的孔槽側(cè)抽長(zhǎng)度為110mm，故抽芯距：
s＝110＋2～3（mm），取s＝113mm
抽芯力的計(jì)算同脫模力的計(jì)算相同，對(duì)于側(cè)向凸起較少的塑件的抽芯力通常比較小，僅僅是克服塑件與側(cè)型腔的粘附力和側(cè)型腔滑塊移動(dòng)時(shí)的摩擦阻力。對(duì)于側(cè)型芯的抽芯力，往往采用如下的公式進(jìn)行估算：
(《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》5－59)
式中： ——抽芯力(N）
——側(cè)型芯成型部分的截面平均周長(zhǎng)(m)；
——側(cè)型芯成型部分的高度(m)；
——塑件對(duì)側(cè)型芯的收縮應(yīng)力（抱緊力），其值與塑件的幾何形狀及塑料的品種、成型工藝有關(guān)，一般情況下模內(nèi)冷卻的塑件取(0.8～1.2)×107Pa，模外冷卻的塑件取(2.4～3.9)×107Pa；
——塑料在熱狀態(tài)時(shí)對(duì)剛的摩擦系數(shù)，一般取0.15～0.2；
——側(cè)型芯的脫模斜度或傾斜角(°)，這里＝0。
故此塑件的側(cè)抽芯力，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：= 876(N)
17
4.2油缸型號(hào)選擇
查閱資料油缸型號(hào)選擇標(biāo)準(zhǔn)如下：
Y?-?HG1?-?E?D/d?×?100?L?J?H?L1?O???
Y-冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸?
HG1-雙作用單桿活塞式液壓缸第一種類型?
E?–壓力分級(jí)代號(hào)：C=6.3Mpa?E=16Mpa；C=25Mpa??
D/d?–缸徑mm/活塞桿徑mm???
100-液壓缸行程?
L-油口連接方式代號(hào)：L=內(nèi)螺紋連接（用于缸徑D≤220）；F=法蘭連接（用于缸徑D≥250）??
J–安裝方式：J=基本型；F1=頭部長(zhǎng)方法蘭（用于缸徑D125）；F2=尾部長(zhǎng)方法蘭（用于缸徑D125）；F3=頭部圓法蘭；F4=尾部圓法蘭；F5=頭部方法蘭；F6=尾部方法蘭；E1=尾部單耳環(huán)帶關(guān)節(jié)軸承；E2=尾部單耳環(huán)帶軸套；Z1=頭部軸銷；Z2=中間軸銷；Z3=尾部軸銷；J1=軸向腳架；J2=徑向腳架???
H?–附加裝置代號(hào)：H=帶緩沖。省略=無(wú)緩沖??
L1-活塞桿端連接方式代號(hào)：L1=桿端外螺紋；L2=桿端內(nèi)螺紋?
O–工作介質(zhì)代號(hào)：O=機(jī)油、液壓油；W=高水基（乳化液）?
注：基本型外形尺寸（YHG1-**/*?×?**J-*L1*）
由選擇標(biāo)準(zhǔn)可選擇油缸型號(hào)為：Y-HG1-C-50/28×57 LJ-L1 0
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5 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
注射模的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)主要有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位兩種類型。導(dǎo)柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的開(kāi)合模導(dǎo)向和脫模機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向。錐面定位機(jī)構(gòu)用于動(dòng)、定模之間的精密對(duì)中定位。
導(dǎo)柱：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了兩種結(jié)構(gòu)形式，分為帶頭導(dǎo)柱和有肩導(dǎo)柱，大型而長(zhǎng)的導(dǎo)柱應(yīng)開(kāi)設(shè)油槽，內(nèi)存潤(rùn)滑劑，以減小導(dǎo)柱導(dǎo)向的摩擦。若導(dǎo)柱需要支撐模板的重量，特別對(duì)于大型、精密的模具，導(dǎo)柱的直徑需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。
導(dǎo)套：導(dǎo)套分為直導(dǎo)套和帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套裝入模板后，應(yīng)有防止被拔出的結(jié)構(gòu)，帶頭導(dǎo)柱軸向固定容易。
5.1.1導(dǎo)柱和導(dǎo)套
結(jié)構(gòu)：導(dǎo)套的選擇應(yīng)根據(jù)模板的厚度來(lái)確定，本設(shè)計(jì)在脫澆道板、中間板和動(dòng)模板上各設(shè)置一導(dǎo)套，典型的導(dǎo)套可分為直導(dǎo)套合帶頭導(dǎo)套，直導(dǎo)套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，用于簡(jiǎn)單模具或?qū)缀竺鏇](méi)有墊板的場(chǎng)合，帶頭導(dǎo)套結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用于精度較高的場(chǎng)合，本設(shè)計(jì)均采用帶頭導(dǎo)套形式，其具體結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 導(dǎo)柱和導(dǎo)套
材料：導(dǎo)套與導(dǎo)柱均采用T8制造，且導(dǎo)套硬度應(yīng)低于導(dǎo)柱硬度，以減輕磨損，防止導(dǎo)柱或?qū)桌?，?dǎo)套固定部分合導(dǎo)滑部分的表面粗糙度選取。
固定形式及配合精度：導(dǎo)套的固定采用側(cè)面開(kāi)環(huán)形槽，緊固螺釘固定，帶頭導(dǎo)套用H7/k6配合，無(wú)頭導(dǎo)套采用H7/n6配合鑲?cè)肽０濉?
5.1.2導(dǎo)柱與導(dǎo)套配合及布置
由于模具的結(jié)構(gòu)不同，選用的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的配合形式也不同，本設(shè)計(jì)采用H7/f6配合。
根據(jù)模具的形狀的大小，在模具的空閑位置開(kāi)設(shè)導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔，常見(jiàn)的導(dǎo)柱有2至8不等，其布置原則必須保證定模只能按一個(gè)方向合模，本設(shè)計(jì)采用導(dǎo)柱設(shè)計(jì)四根，分別布置在模具四角。
5.2推出機(jī)構(gòu)導(dǎo)向
在注射成型 的每一循環(huán)中，塑件必須由模具型腔中脫出，脫出塑件的機(jī)構(gòu)稱為脫模機(jī)構(gòu)或頂出機(jī)。
(1)脫模機(jī)構(gòu)的組成
脫模機(jī)構(gòu)由頂桿、頂也固定板、頂出板、回程桿、勾料桿、回程彈簧組成，其中，勾料桿的作用是勾著澆注系統(tǒng)冷料，使其隨同塑件一起留在動(dòng)模一側(cè)，頂桿用來(lái)頂制品，頂出固定板，用來(lái)固定頂桿，回程桿，利用回程彈簧起復(fù)位導(dǎo)向作用。
(2)推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原則
a.塑件滯留于動(dòng)模邊，以便借助于開(kāi)模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作，致使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
b.防止塑件變形或損壞，正確分析塑件對(duì)模腔的粘附力的大小及其所在部位，有針對(duì)性地選擇合適的脫模裝置，使推出重心與脫模阻力中心相重合。
由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推車力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，作用面積也應(yīng)盡課能大一些，以防塑件變形或損壞。
c.力求良好的塑件外觀，在選擇頂處位置時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)在塑件內(nèi)部或?qū)λ芗庥^影響不大的部位。在采用推桿脫模時(shí)尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。
d.結(jié)構(gòu)合理可靠，脫模機(jī)構(gòu)應(yīng)工作可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易且具有足夠的剛度和強(qiáng)度。
(3)脫模機(jī)構(gòu)的分類
脫模機(jī)構(gòu)可按動(dòng)力來(lái)源分類也可按模具結(jié)構(gòu)分類
a.按動(dòng)力來(lái)源分類。分為手動(dòng)脫模、機(jī)支脫模、液壓脫模、氣動(dòng)脫模，本設(shè)計(jì)采用液壓脫模。即在注射機(jī)上設(shè)有專用的頂出油缸，并開(kāi)模到一定距離后，活塞的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)脫模。
b.按模具結(jié)構(gòu)分類。分為簡(jiǎn)單脫模機(jī)構(gòu)、雙脫模機(jī)構(gòu)、順序脫模機(jī)構(gòu)、二級(jí)脫模機(jī)構(gòu)、澆注系統(tǒng)脫模機(jī)構(gòu)等。本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是頂桿頂出機(jī)構(gòu)。
c.頂桿的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：頂桿加工簡(jiǎn)單，更換方便，脫模效果好.
d.數(shù)量不保證塑件質(zhì)量，能夠順利脫模的情況下，頂桿的數(shù)量不宜過(guò)多。當(dāng)塑件不許可有頂出痕跡，可用頂出耳的形式脫模后將頂出耳剪掉。
6 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1 推出機(jī)構(gòu)
由塑件結(jié)構(gòu)考慮，本設(shè)計(jì)采用的頂出機(jī)構(gòu)是推管頂出機(jī)構(gòu)。由于塑料收縮時(shí)包緊型芯，因此推出力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近型芯，同時(shí)推出力應(yīng)施于塑件剛性和強(qiáng)度最大的部位，使推出重心與脫模阻力中心相重合。
6.1.1 推管脫模機(jī)構(gòu)
推管脫模機(jī)構(gòu)是最簡(jiǎn)單、最常用的一種形式，具有制造簡(jiǎn)單、更換方便、推出效果好等特點(diǎn)。推管直接與塑件接觸，推管內(nèi)部的推桿相當(dāng)于鑲拼型芯，開(kāi)模后推管將塑件推出。
推桿的截面形狀為圓形設(shè)計(jì)。
推桿尺寸計(jì)算
本設(shè)計(jì)采用的是推管和推桿推出，在求出脫模力的前提下可以對(duì)推桿或推管做出初步的直徑預(yù)算并進(jìn)行強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用的是圓形推桿，圓形推桿的直徑由歐拉公式簡(jiǎn)化為：
d=k(L2F脫/nE)1/4 （6.1）
=1.5×[（1502×33324）/(30×2.1×105)]1/4
=5.91mm
23
d—推桿直徑；
n—推桿的數(shù)量
L—推桿長(zhǎng)度；
E—推桿材料的彈性模量，取E=2.1×10 MP
k—安全系數(shù)，取k=1.5；
F—總的脫模力，F(xiàn)=33324（N）；
實(shí)際推桿尺寸直徑為110 mm可見(jiàn)是符合要求的。
[]—推桿材料的許用壓應(yīng)力, []=150Mpa。
6.1.2推板厚度的計(jì)算
H0.54L（） (6.2)
＝0.54×50×（）＝22.71 mm
式中 L—推桿對(duì)推板的作用間距，參考模架取L取80 mm
B—推板寬度；
[]模板中心允許的最大變形量，[]=0.065 mm，[]取1/8塑件推出方向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差=0.52 mm。
模具推板的厚度為25mm，從計(jì)算結(jié)果看，滿足強(qiáng)度要求。
6.2拉料機(jī)構(gòu)
本模具采用的是Z字形拉料桿。其結(jié)構(gòu)如圖6.3所示。
圖6.3拉料桿示意圖
Z拉料桿是最常用的形式。
7 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1冷卻系統(tǒng)
在注射成型過(guò)程中，模具溫度直接影響到塑件的質(zhì)量如收縮率、翹曲變形、耐應(yīng)力開(kāi)裂性和表面質(zhì)量等，并且對(duì)生產(chǎn)效率起到?jīng)Q定性的作用，在注射過(guò)程中，冷卻時(shí)間占注射成型周期的約80%，然而，由于各種塑料的性能和成型工藝要求不同，模具溫度的要求有盡相同，因此，對(duì)模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化分析在一定程度上決定了塑件的質(zhì)量和成本，模具溫度直接影響到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件質(zhì)量，而模具溫度的高低取決于塑料結(jié)晶性，塑件尺寸與結(jié)構(gòu)、性能要求以及其它工藝條件如熔料溫度、注射速度、注射壓力、模塑周期等。影響注射模冷卻的因素很多，如塑件的形狀和分型面的設(shè)計(jì)，冷卻介質(zhì)的種類、溫度、流速、冷卻管道的幾何參數(shù)及空間布置，模具材料、熔體溫度、塑件要求的頂出溫度和模具溫度，塑件和模具間的熱循環(huán)交互作用等。
a.低的模具溫度可降低塑件的收縮率。
b.模具溫度均勻、冷卻時(shí)間短、注射速度快，可降低塑件的翹曲變形。
c.對(duì)結(jié)晶性聚合物，提高模具溫度可使塑件尺寸穩(wěn)定，避免后結(jié)晶現(xiàn)象，但是將導(dǎo)致成型周期延長(zhǎng)和塑件發(fā)脆的缺陷。
d.隨著結(jié)晶型聚合物的結(jié)晶度的提高，塑件的耐應(yīng)力開(kāi)裂性降低，因此降低模具溫度是有利的，但對(duì)于高粘度的無(wú)定型聚合物，由于其耐應(yīng)力開(kāi)裂性與塑料的內(nèi)應(yīng)力直接相關(guān)，因此提高模具溫度和充模，減少補(bǔ)料時(shí)間是有利的。
e.提高模具溫度可以改善塑件的表面質(zhì)量。
在注射成形過(guò)程中，模具的溫度直接影響塑件的成型質(zhì)量和生產(chǎn)效率，根據(jù)塑料的要求，注射到模具內(nèi)的塑料溫度為2000C左右，而從模具中取出塑件的溫度約為600C，溫度降低是由于模具通入冷卻水，將溫度帶走了，普通的模具通入常溫的水進(jìn)行冷卻，通過(guò)調(diào)節(jié)水的流量就可以調(diào)節(jié)模具的溫度?？傊?，要做到優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)，模具必須進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。
7.1.1冷卻回路的布置
縮短成型周期有各種方法,而最有效的是制造冷卻效果良好的模具,如果不能實(shí)現(xiàn)均一的快速的冷卻,則會(huì)使制品內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力而造成制品變形成形或開(kāi)裂,所以我們必須根據(jù)制品的形狀及壁厚設(shè)計(jì),制造能實(shí)現(xiàn)均一的且高效的冷卻回路.
25
一般在冷卻回路的布置上應(yīng)遵循如下原則:
a.模具上有數(shù)組冷卻回路時(shí)，冷卻水應(yīng)首先接近主流道的部位；
b.對(duì)于收縮率較大的成型樹(shù)脂，必須沿制品收縮大的方向設(shè)置冷卻回路；
c.水道之間的中心距離一般為水道直徑的3~5倍。
把動(dòng)模型芯改為兩部分，來(lái)使其組合形成冷卻水路。一部分為成型的定模型芯，再由內(nèi)部加入導(dǎo)流型芯，入水管和出水管分別通入不同層即完成。 注：冷卻水孔打空后，應(yīng)用堵頭堵住不需要的通道。定模型芯和定模板裝配的時(shí)候動(dòng)模型芯上和導(dǎo)流型芯要用專用的膠圈進(jìn)行密封。
7.1.2冷卻時(shí)間計(jì)算
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》，冷卻時(shí)間依塑件種類、塑件壁厚而異，一般用下式計(jì)算：
(10.1)
式中： ——最低冷卻時(shí)間（s）；
——塑件平均壁厚（mm）；
——塑件平均熱擴(kuò)撒率（mm2/s）；
——模具平均溫度（℃）；
——熔體平均溫度（℃）；
——塑件脫模時(shí)平均溫度（℃）。
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：
=8.26s，
由《塑料模設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－4，取＝20s。
7.2排氣機(jī)構(gòu)
當(dāng)塑料熔體注入型腔時(shí)，如果型腔內(nèi)原有的氣體，蒸汽不能順利地排出，將在制品上形成氣孔、接縫、表面輪廓不能完全充分滿型腔，同時(shí)還會(huì)因氣體被壓縮而產(chǎn)生焦痕，而且型腔內(nèi)汽體被壓縮產(chǎn)生的反氣壓會(huì)降低充模速度，影響注塑周期和產(chǎn)品質(zhì)量。利用分型面排氣：在型腔周圍設(shè)置排氣槽，采用這種方法排氣時(shí)，易在模具上的排氣處殘留樹(shù)脂分解的物質(zhì)，特別在澆口對(duì)側(cè)的部位，必須及時(shí)將其清除，否則久而久之腐蝕模具的型腔表面。利用推桿排氣：
在推桿上設(shè)置排氣槽，由于推桿是運(yùn)動(dòng)零件可達(dá)到自清效果，清理效果較好。利用鑲件排氣：對(duì)于制品的筋、槽部位經(jīng)常采用此法。
本塑件的模具系統(tǒng)中采用了兩板模，排氣從分型面就可以排除，所以忽略不計(jì)。
8 模架選用
8.1模板及組合精度
通過(guò)前面的設(shè)計(jì)及計(jì)算工作，便可以根據(jù)所定內(nèi)容確定模架。模架部分可以自己設(shè)計(jì)，也可以選用標(biāo)準(zhǔn)模架；在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)模具設(shè)計(jì)過(guò)程中，盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)模架，確定出標(biāo)準(zhǔn)模架的形式，規(guī)格及標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)件有很大一部分已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，隨時(shí)可在市場(chǎng)上買到，這對(duì)縮短制造周期，降低制造成本時(shí)極其有用的。
選取標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)型腔尺寸及考慮側(cè)向分型機(jī)構(gòu)，選取模架尺寸為400mm×700mm，各板的厚度尺寸由《模具技術(shù)手冊(cè)》表11－2，考慮型腔厚度，選擇定模板厚200mm，動(dòng)模板厚220mm，墊塊厚度180mm。
動(dòng)定模板孔位精度及與基準(zhǔn)面的位置精度需達(dá)到互換。動(dòng)模板、定模板的垂直度、平行度、導(dǎo)柱孔距及至基準(zhǔn)面邊距的尺寸精度和模架組合技術(shù)要求如下：
a.基準(zhǔn)面垂直度誤差⊥0.02；
b.模板厚度方向兩平面平行度誤差∥0.02；
c.導(dǎo)柱導(dǎo)套孔距偏差；
d.導(dǎo)柱孔至基準(zhǔn)面邊距偏差；
e.組合后定動(dòng)模固定板上下平面平行度誤差∥0.02；
f.組合后分型面貼合間隙
8.2選取模架
圖8.1模架
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9 模具總體結(jié)構(gòu)
9.1模具裝配圖
圖9.1 三維模具總裝配圖
圖9.2 三維模具內(nèi)部顯示圖
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圖9.3二維裝配圖
9.2 開(kāi)合模動(dòng)作
開(kāi)模時(shí),模具的油缸受到開(kāi)模力的影響帶動(dòng)，使油缸在兩側(cè)向外運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)塑件的側(cè)抽芯動(dòng)作，模具再?gòu)姆中兔娣中?，同時(shí)動(dòng)模打開(kāi)。開(kāi)模期間，澆注系統(tǒng)由拉料桿從中間板拉出，留在動(dòng)模一側(cè)。開(kāi)模后塑件隨澆注的廢料在推管的作用下被推出。油缸在液壓的作用下帶動(dòng)內(nèi)部器件，當(dāng)抽芯時(shí)，沿零件圓筒方向抽，油缸自動(dòng)控制抽芯行程位，當(dāng)抽芯完成后進(jìn)入下階段成型動(dòng)作。
10 總結(jié)
本次設(shè)計(jì)按照注塑件成型的一般設(shè)計(jì)原則，結(jié)合課題塑件的實(shí)際形狀特征和具體尺寸，進(jìn)行了一系列注塑模具的相關(guān)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)塑件的精確測(cè)量，完成了二維圖和三維圖，之后開(kāi)始設(shè)計(jì)模具的主要機(jī)構(gòu)，如澆注系統(tǒng)，脫模機(jī)構(gòu)，頂出機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。在澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中確定了澆口的形狀，并且對(duì)澆口尺寸做了計(jì)算，并對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了校核確定澆口尺寸。頂出系統(tǒng)著重說(shuō)明了推桿的安裝要求，并進(jìn)行強(qiáng)度校核。溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)說(shuō)明了設(shè)計(jì)的一般步驟，確定冷卻時(shí)間，計(jì)算體積流量等。該模具屬于中等難度脫模機(jī)構(gòu)，側(cè)抽芯采用油缸。最后對(duì)注射機(jī)進(jìn)行了參數(shù)的校核。根據(jù)裝配圖繪制出UG三維圖。到此，該模具的設(shè)計(jì)大致完成。
本設(shè)計(jì)從開(kāi)始的塑件質(zhì)量到最后注射機(jī)的最大注塑量的校核，都嚴(yán)格按照專業(yè)書(shū)籍的指導(dǎo)進(jìn)行規(guī)范的計(jì)算。完成了對(duì)載荷力和支撐板厚度的校核，推出力和推桿數(shù)量，推桿直徑分布等的校核，導(dǎo)向復(fù)位機(jī)構(gòu)和配合精度的校核，開(kāi)合模最大行程和注射機(jī)最大行程的校核，冷卻面積和冷卻水道直徑布局等的校核。最后得出本模具設(shè)計(jì)符合生產(chǎn)要求，合理實(shí)用。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式有不一致的地方，不同公式的計(jì)算結(jié)果有的相差很大，特別是在溫度調(diào)節(jié)與脫模力的計(jì)算這兩塊。在完成圖紙之后發(fā)現(xiàn)塑件的設(shè)計(jì)有的地方是不合理的，雖然有經(jīng)驗(yàn)可循，但顯然要從實(shí)際出發(fā)來(lái)考慮。經(jīng)過(guò)對(duì)塑件的注塑體積和注射機(jī)的最大注射量的比較，開(kāi)模行程和塑件脫模推出距離的比較，注塑時(shí)散熱和冷卻水道面積直徑位置的確定的關(guān)系。模具長(zhǎng)寬和注射機(jī)最大尺寸的比較得出此設(shè)計(jì)方案可行。
本次設(shè)計(jì)的塑件采用PE材料，模具系統(tǒng)的模具鋼多采用45鋼和T8A碳素工具鋼，在性能上滿足設(shè)計(jì)的要求。整個(gè)模具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，板架間設(shè)計(jì)合理，尺寸配合正確，在材料上沒(méi)有浪費(fèi)，滿足經(jīng)濟(jì)環(huán)保的要求。
這個(gè)設(shè)計(jì)，我做的還不是很完善，在設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方面還有許多有待改進(jìn)的地方。今后我將繼續(xù)學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在模具設(shè)計(jì)上能夠有所成就。
29
35
致 謝
經(jīng)過(guò)一學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)的忙碌之后，最終完成設(shè)計(jì)，心理有一種說(shuō)不出的喜悅。設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到許多的問(wèn)題，在眾多師友的幫助下予以解決。首先要感謝王蕊老師對(duì)我的指導(dǎo)和督促，給我指出了正確的設(shè)計(jì)方向，使我加深了對(duì)知識(shí)的理解,同時(shí)也避免了在設(shè)計(jì)過(guò)程中少走彎路，老師的督促使我一直把畢業(yè)設(shè)計(jì)放在心里，保證按質(zhì)按量的完成；要感謝宿舍同學(xué)，是大家營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中互幫互助，使我的CAD和UG操作水平比以前有了很大提高，同時(shí)較全面的掌握了Word的編輯功能。
在論文的寫(xiě)作過(guò)程中，我學(xué)到好多以前不懂和沒(méi)有接觸過(guò)的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)技能也相應(yīng)地得到了提高。這要感謝學(xué)校能給我們這個(gè)讓我們施展才能的機(jī)會(huì)。
首先，衷心感謝我的指導(dǎo)老師。老師淵博的知識(shí)、敏銳的洞察力和獨(dú)到的見(jiàn)解使我受益匪淺，并對(duì)整個(gè)模具設(shè)計(jì)和論文工作的順利完成產(chǎn)生了直接的影響。值此論文完稿之際，特向老師致以崇高的敬意。在論文創(chuàng)作的過(guò)程中，一直能得到老師的關(guān)心和指導(dǎo)，十分感激。
此外，我特別要感謝的是我的實(shí)習(xí)指導(dǎo)老師。他對(duì)待工作認(rèn)真、負(fù)責(zé)，并在設(shè)計(jì)階段給我提出了許多寶貴的意見(jiàn)，特別是在總裝圖和部裝圖的設(shè)計(jì)上，給予了我很大的幫助和指導(dǎo)，能讓我及時(shí)改正錯(cuò)誤，使我順利的完成了裝配圖及部裝圖的設(shè)計(jì)。我還要感謝***老師，他們能在百忙之中認(rèn)真仔細(xì)的查閱我的設(shè)計(jì)圖，指出了許多設(shè)計(jì)不足之處并對(duì)此提出了寶貴的意見(jiàn)，讓我受益匪淺。另外，還要感謝計(jì)算機(jī)模具輔助設(shè)計(jì)專業(yè)的所有老師和同學(xué)們對(duì)我的幫助。
最后感謝在編寫(xiě)論文中為我提供幫助的同學(xué)和益友，以及在論文中被我引用或參考的論著的作者。在即將畢業(yè)之際，謹(jǐn)借此機(jī)會(huì)，向所有關(guān)心、支持我的老師、親人、同學(xué)和朋友致以最誠(chéng)摯的謝意！
衷心感謝在百忙中抽出寶貴時(shí)間對(duì)論文進(jìn)行評(píng)審的各位老師。
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經(jīng)過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，大學(xué)生活至此劃上了圓滿的句號(hào)。
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